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红曲霉深层发酵法生产红曲红
   编辑:   浏览:2665  时间:2009-11-24 
 

红曲红色素生产由固态转向液体深层发酵在中国是近10余年的事,而目前国内深层发酵生产红曲红色素水平尚较低,多数厂家仍是利用红曲米提取生产红曲红色素。由于受条件限制(如设备、场地)、发酵水平等因素的影响,产品的产量和质量均难以达到理想水平。因红曲红液体深层发酵是利用纯种经一、二级种子罐培养后,直接进入发酵罐培养,故摸索和掌握适于红曲霉液体生长的最佳工艺条件和配方是十分重要的,只有找到最适生产配方及工艺条件,才有希望突破固态法生产水平,从而降低生产成本,提高生产效益,生产出高色价、高质量的红曲红产品,以满足当今市场需求。

    笔者从事红曲红研究及规模化生产多年,有着丰富的生产经验。红曲红色素液体深层发酵工艺经十余年研究发展,目前已达到相当高的生产水平,东莞市天益生物工程有限公司生产的红曲红无论从产品质量或生产能力都居国内同行领先水平。我们的宗旨是科学技术为指导,坚持科技创新,严格加强生产管理。具体作法主要有以下几个方面:

一、筛选高色价、性能稳定的红曲霉菌种,是降低生产成本、提高红曲红液体深层发酵水平的关键所在。
    我们公司除了按常规的霉菌分离方法之外,主要利用红曲霉的特性(耐酸性及抵抗酒精能力强等)。具体做法是:用含乳酸0.7%、酒精约10%的麦芽汁或大米进行分离、纯化培养红曲霉,同时还对生产菌种进行不同方式的诱变、驯化(如紫外诱变、酸热处理等),以此来增强其逆境生存能力。经紫外诱变处理5~10min;耐高温(55~65℃)、耐高压(0.8-1.0Mpa)、耐酸(pH2.0-3.0)等方面情况下生长性能测试后,筛选出的高色价菌株,具有优良、稳定和培养粗放等特点,在生产上便于操作和应用。除此之外,我们还特别注意保持菌种的强壮与新鲜,太嫩或太老均不可取(斜面菌种一般生长7-8d为最佳)。不仅如此,我们还采取多种方式经常改变培养基配方用于菌种培养及保藏试验,以减少红曲霉菌因多次传代而发生变异。为进一步验证其生产种性能是否优良、稳定,我们还经常进行摇瓶分离试验、改变配方等,从中摸索出一整套相关的红曲霉生产试验配方,使生产工艺得到不断改进与完善,也使菌种在大生产中充分得以驯化,更加适应液体深层发酵,为生产稳定、质量提高打下坚实的基础。经长期不懈的努力,严格把好菌种质量关,使生产水平稳中有升,发酵水平比两年前提供了近1倍,产品总收率比原来提高了20%,从而大大降低了生产成本,使产品在市场中更加有竞争力。

二、制定合理的生产工艺及配方,是发酵高水平的重要前提。
    目前我公司红曲红液体深层发酵经不断摸索、改进后,已初步形成了一套较为成熟、完善的生产工艺流程:

    (一) 斜面与平板培养基:可溶性淀粉 3%、麦芽糖3%、蛋白胨2%、琼脂2%,pH自然约5.0-5.5。
    (二) 种子液体培养基组分:淀粉3%、NaNO30.25%、KH2PO4 0.2-0.3%、MgSO47H2O 0.2%-0.3%、黄豆粉1.0%、玉米浆1.5%。
    (三) 发酵罐培养基组分:米粉6%-7%、黄豆粉2%-3%、NaNO3 0.2%-0.3%、KH2PO4 0.2-0.3%、MgSO4·7H2O 0.2%-0.3%,用乳酸调节发酵液初始pH值为3.0-3.5。其中,碳源、氮源的比例一定要协调,适宜的碳氮比对红曲霉生长及产色都是非常关键的,当碳源过高时,发酵液偏黄,显橙红色重,菌丝易衰老、孢子较多;当氮源过高时,发酵液偏紫、色暗、菌丝细长,且着色重,但较难提取。故把握好发酵培养基的配方是非常重要的。此外,红曲霉菌是好气性菌株,其细胞的生长和色素产生都要有足够的氧气,故通气量的大小对发酵过程的影响不可忽视。在发酵的3个时期(前期、中期、后期)应有不同的要求:前期需氧量较小,即风量要适量;中期因菌体的大量繁殖,升温较快、耗氧较多,需通入较大风量;后期则应适当减小风量,以利于代谢产物的生成和积累――产色素高,及时处理好深层发酵各个时期的风量大小是很重要的,只有不断地摸索和总结大规模生产经验,才能有效地提高生产发酵水平,为确保后处理收率高打下基础。

三、加强红曲霉液体深层发酵的管理及质量监控
    根据我公司的生产经验,要搞好红曲霉液体深层发酵的管理及监控,首先,必须严格把好生产工艺操作关。具体操作主要有一下几个方面:
    (一)灭菌:这一步是深层发酵的关键,空消、实消一定要严格把关,必须小心细致地检查各路管道、阀门,以防止“死角”发生。
    (二)配料:一定要严格按照工艺配方执行,做到专人专职负责,绝对不可出差错。
    (三)负责发酵生产的操作工应进行岗前专业培训,严格按工艺操作程序,做好每项工作,特别是一、二级罐培养条件的控制(温度、压力、风量三要素),经显微镜观察菌种生长情况在决定是否接入发酵罐(每一级种子液培养时间一般为7—8h),菌丝粗壮、横隔明显、成网状则优良;若菌丝成球状、细长或变形等,则会影响发酵水平,降低产品收得率。此外,在发酵过程中,要特别注意温度和风量的控制,红曲霉菌产色素最适温度为32-35℃,一般控制在33±1℃为佳,风量则根据发酵罐有效体积计算,一般比值在1:0.3-0.4左右较好,风量过大,促使红曲霉耗氧过快,菌体易衰老,发酵代谢过快,产色素少;风量过小,则菌体生长慢,代谢产物少,发酵时间延长,能耗增加。由于控制发酵过程中通风量在不同时期有不同要求,应根据具体发酵罐、发酵液中菌体生长情况而定。

作者简介:
    杨晓暾,东莞市天益生物工程有限公司副总经理,华南理工大学生物工程专业毕业,长期从事微生物发酵生产及研制工作,曾获省科技进步奖2项。尤其在红曲霉液体深层发酵有丰富的生产经验。发表工业发酵方面的论文多篇。

 
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